Verbundprojekt: "Gesamtfahrzeugintegration innovativer Konzepte für ein effizientes und performantes E-Fahrzeug (e-volution)", Teilvorhaben "Assistenzsysteme für effiziente und performante Elektrofahrzeuge" : Schlussbericht

  • Autor:

    Dörr, D.

    Fath, B.

    Frey, M.

    Jauch, J.

  • Quelle:

    Karlsruher Institut für Technologie (KIT),
    Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST),
    Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik

  • Datum: Oktober 2017

Kurzfassung

In der Vergangenheit hat sich mit dem bis dato recht schleppend verlaufenen Markthochlauf von Elektrofahrzeugen gezeigt, dass der Kunde nicht bereit ist, für bezüglich ihrer Leistungsdaten wenig attraktive Fahrzeuge einen höheren Anschaffungspreis relativ zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen zu bezahlen. Zur Erreichung des Ziels von einer Million Elektrofahrzeugen sind daher Fahrzeuge notwendig, die aufgrund ihrer Leistungsparameter so attraktiv für die potentiellen Kunden sind, dass diese bereit sind, ein Preispremium in Kauf zu nehmen.

Technologien, die für diese hochperformanten Fahrzeuge entwickelt und erfolgreich im Markt eingeführt wurden, können dann dazu beitragen, die Attraktivität und Bezahlbarkeit der Elektromobilität auch in niedrigeren Fahrzeugklassen zu erhöhen.

Der Cluster „Elektromobilität Süd-West“ zeigt in seiner Strategie die E-Mobilität als Chance, die Ziele „Erhalt und Gestaltung des Lebensraumes“, „Sicherung individueller Mobilität“ und „Stärkung der Wirtschaftskraft“ durch branchenübergreifende Lösungen zu verbinden und zu unterstützen.

Dabei werden zur Marktdurchdringung der Elektromobilität drei zentrale Ziele adressiert:

  • „Markt und Kosten“ (Schaffung wettbewerbsfähiger Lebenszykluskosten von E-Fahrzeugen)
  • „Handhabung und Komfort“ (Befriedigung der Kundenerwartungen an E-Fahrzeuge)
  • „Vernetzte Mobilität“ (Steigerung der Nutzbarkeit von elektrifizierten Verkehrsträgern)

Das Teilvorhaben „Assistenzsysteme für effiziente und performante Elektrofahrzeuge“ im Verbundprojekt „e-volution“ leistet durch den erzielten Komfort- und Reichweitengewinn einen wesentlichen Beitrag zur Kundentauglichkeit und damit der Marktfähigkeit des Elektrofahrzeugs.

Im Einzelnen sind folgende Beiträge des KIT zu nennen:

1)   Ein simulativer Vergleich der Antriebstopologie des Demonstratorfahrzeugs mit anderen gängigen Topologien in verschiedenen Szenarien hinsichtlich Energie- und Zeitbedarf ermöglicht Aussagen über geeignete Antriebstopologien zukünftiger Fahrzeuge.

2)   Weiterentwicklung eines Assistenzsystems für energieeffizienten Fahrzeugbetrieb mit Ermittlung eines optimalen Geschwindigkeitsverlaufes für die vorausliegende Strecke.

3)   Nutzung des Assistenzsystems wahlweise bei

-  angeleiteter Fahrt (Fahrer erhält Hinweise, wie er die Fahrstrecke energieeffizient befahren kann) oder

-  pilotierter Fahrt (Fahrzeug regelt Geschwindigkeit, Fahrer bekommt Hinweis, wie das System sich entlang der Strecke verhält).

4)   Dabei kann durch verschiedene Betriebsmodi das Systemverhalten den Wünschen des Fahrers angepasst werden, was zu einer Verbesserung der Akzeptanz führt.

5)   Umsetzung einer visuellen und haptischen Anzeige der Fahrerhinweise im Demonstratorfahhrzeug.

6)   Eine Adaption der Hinweise an den Fahrstil und die Reaktionszeit des Fahrers ermöglicht eine bessere Ausnutzung des Energieeinsparpotenzials.

7)   Die Akzeptanz und Effektivität der Fahrerhinweise wurde in einer Probandenstudie nachgewiesen.

8)   Die überarbeitete automatisierte Längsführung bietet eine komfortablere und gleichzeit dynamischere Fahrweise, wodurch die Akzeptanz wesentlich erhöht wurde. Zudem kann durch explizite Berücksichtigung der benötigen Leistung bei der Planung der Fahrzeuggeschwindigkeit je nach Fahrerwunsch eine eher sportliche oder eher energieeffiziente Fahrweise umgesetzt werden. In Probefahrten wurde die automatisierte Längsführung sehr positiv beurteilt.

9)   Durch explizite Simulation konnte bei gleicher Durchschnittsgeschwindigkeit ein Energieeinspartpotenzial der automatisierten Längsführung von 5 bis 8% gegenüber der manuellen Fahrt nachgewiesen werden.

10) Durch Anpassung und Nutzung eines Hardware-in-the-Loop Prüfstandes konnten bereits in frühen Projektphasen die Assistenzfunktionen auf der Zielhardware getestet werden, sodass Erpobungtermine im Fahrzeug effektiver genutzt werden konnten. Zudem konnte wurde der Prüfstand zum Nachweis der Verbrauchseinsparung mit automatisierten Längsführung genutzt.